JP2004304874A - バスバーモジュール及びバスバーモジュール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバスバーを一体化したバスバーモジュールにおいて、バスバー間の絶縁を確実性と、省スペース性を両立させることが求められている。
【解決手段】３本のバスバーからなるバスバーモジュールの場合、中央のバスバー１８は、一次型成形によって少なくとも両外側のバスバーとの対向面を樹脂３２で被覆される。そして、この中央のバスバー１８と両外側のバスバー１６，１８が重ねて合わされ、二次型成形により全体の外表面を樹脂３４ａ，３４ｂで被覆される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バスバーモジュールとその製造方法、特に樹脂で絶縁されたバスバーモジュールとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路の導電経路として、板状あるいは円筒上の導体からなるバスバーがしばしば用いられる。特に高周波電流に対しては、表面積が相対的に大きいこのようなバスバーを用いると、表皮効果による抵抗増大を抑制することができる。
【０００３】
電気自動車においても、このようなバスバーが使われている。例えば、バッテリから供給される直流電流は、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）において３相の高周波交流電流に変換されたあと、３本のバスバーによってモータに伝達される。また、ジェネレータで発電された３相の交流電流も、３本のバスバーによってＩＰＭへ伝えられる。
【０００４】
電気自動車のような限られた空間においては、複数のバスバーの距離を近づけて設置することができると便利である。そこで、従来は、３本のバスバーを重ねて樹脂による型成形を行い、各バスバー間及び全体の周囲を樹脂で絶縁したバスバーモジュールが用いられていた。
【０００５】
特許文献１には、樹脂の一部に分断箇所を設けるバスバーモジュールが記載されている。特許文献２には、内部回路を構成する複数条のバスバーを絶縁性樹脂で一体モールドし、これを複数枚積層した電気接続箱が記載されている。特許文献３には、半導体を載せた放熱板を外部取付部材に絶縁して取り付ける際に、１回目のモールド成型で放熱板の裏面を除く部分を樹脂で被覆し、２回目のモールド成型で放熱板の裏面を含む残り部分を樹脂で被覆する製法が記載されている。特許文献４には、複数のバスバーに２回のモールド成型を施した回路成型体であって、１次型成形において複数のバスバを一体成型すると共に一部にバスバーの露出部分を設け、二次型成型においてこの露出部分を被覆した回路成型体が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−８４６２１号公報
【特許文献２】
実開平１−７９３２５号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２１１６３８号公報
【特許文献４】
特開平１１−２９７４４９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
複数のバスバーを一体化したバスバーモジュールにおいては、バスバー間の絶縁を確実に確保する必要がある。しかし、互いに十分距離を置いて成型したのでは、省スペース化を図ることができない。また、前記特許文献２に記載されたように、個々のバスバーをそれぞれ型成形したのでは、工程数が多くなってしまう問題を生じる。
【０００８】
本発明の目的は、複数のバスバーを一体化したバスバーモジュールにおいて、バスバー間の絶縁を確実性と、省スペース性を両立させることである。また、本発明の別の目的は、バスバーモジュールの作成効率を不用意に損なわないことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバスバーモジュールは、３本の板状のバスバーが、互いの対向面を樹脂により絶縁積層され、さらに全体の外表面を樹脂により絶縁されて、一体形成されたバスバーモジュールであって、中央のバスバーは、一次型成形によって少なくとも両外側のバスバーとの対向面を樹脂で被覆されており、この中央のバスバーと両外側のバスバーは、重ねて合わされてなされた二次型成形により全体の外表面を樹脂で被覆される。
【００１０】
この構成においては、バスバーモジュールは、中央のバスバーに対する一次型成形と、全バスバーに対する二次型成形を経て作られる。そして、一次型成形では、中央のバスバーにおける両外側のバスバーとの対向面が樹脂で覆われる。一次型成形実施後は、未だ両外側のバスバーに挟まれていないので、この樹脂の成形状態を十分に検査することができる。このため、二次型成形を経たバスバーモジュールにおいて、各バスバー間の絶縁が十分確保できることになる。また、不必要にバスバー間の樹脂を厚くする必要がなくなる。なお、バスバーの枚数が３枚であるにも係わらず、型成形は２回行うだけでよいので、不必要に作業過程を増やすことはない。
【００１１】
望ましくは、本発明のバスバーモジュールにおいては、中央のバスバーを被覆する一次型成形の樹脂には、両外側のバスバーとの接触面に、これらの重ね合わせ位置を決める凸部または凹部が設けられる。
【００１２】
一次型成形の際に、重ね合わせの位置決めが可能となる凸部または凹部を設ければ、バスバーの重ね合わせを迅速かつ確実に行うことが可能となる。凸部または凹部は、外側のバスバーの輪郭に沿って設けることができる。その場合には、必ずしも、全輪郭を完全に形づくるものである必要はなく、部分的に設けるだけでもよい。また、外側のバスバーに凹部または凸部を作成し、これと係合するように凸部または凹部を設けてもよい。
【００１３】
本発明のバスバーモジュール製造方法は、積層され一体化された３本の板状のバスバーからなるバスバーモジュールの製造方法であって、中央のバスバーに対し、少なくとも両外側のバスバーとの対向面を樹脂で被覆して絶縁する一次型成形ステップと、この中央のバスバーを両外側のバスバーと重ね合わせ、全体の外表面を樹脂で被覆して絶縁する二次型成形ステップと、を含む。
【００１４】
また、本発明のバスバーモジュール製造方法は、積層され一体化された複数の板状のバスバーからなるバスバーモジュールの製造方法であってもよく、互いに重ね合わされるバスバーのうち、一方のバスバーの対向面を樹脂で被覆して絶縁する一次型成形ステップと、全てのバスバーを重ね合わせ、少なくとも樹脂で被覆されていない全体の外表面を被覆して絶縁する二次型成形ステップと、を含むことが可能である。
【００１５】
この製造方法においても、一次型成形では、互いに重ね合わされるバスバーのうち、一方のバスバーの対向面を樹脂で被覆するだけでよい。したがって、不必要に作業工程が増えることはない。例えば、５枚のバスバを重ね合わせる場合には、２枚目と４枚目のバスバの両対向面を一次型成形において樹脂で被覆すれば効率よくバスバーモジュールを作成することができる。もちろん、これ以外の作業工程も可能であり、例えば、一次型成形で被覆する面を、両対向面ではなく、同一方向を向いた一方の対向面に限定することができる。これにより、一次型成形の効率を挙げることができる場合がある。
【００１６】
なお、バスバーモジュールにおいては、それを構成するバスバー間は必ず絶縁されなければならないが、外部とは完全に絶縁される必要はない。すなわち、端子部が絶縁無用であることはもちろんのこと、外部の金属等と接する恐れがないような部位についても樹脂で被覆する対象から外すことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を用いて説明する。なお、ここでは電気自動車へ搭載されたバスバーを説明対象としているが、電気自動車以外の電気回路にも適用可能である。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るバスバーモジュール１０の斜視図である。バスバーモジュール１０は、ＩＰＭ１２（インテリジェントパワーモジュール）とモータ１４とを電気的に接続している。ＩＰＭ１２は、バッテリから送られる直流電流を、インバータ機能を用いて３相の交流に変換する機器である。また、モータ１４は、電気自動車の原動機として用いられる交流モータである。バスバーモジュール１０は、３本の板状のバスバー１６，１８，２０を重ね合わせた一体構造からなり、図示していない他の機器を迂回するようにほぼ水平方向にＬ字型に伸びている。このＬ字型部分においては、各バスバーの板面（の法線）は水平方向を向いており、Ｌ字の屈曲部は、二つの箇所２２ａ，２２ｂによって構成されている。また、Ｌ字型部分は、箇所２４ａと箇所２４ｂの間に鉛直方向に傾いた部位を有している。
【００１９】
バスバーモジュール１０の両端部において、各バスバーは重ね合わせ構造から順次離れて、その接続箇所に向かって伸びている。すなわち、ＩＰＭ１２の側にあっては、まず、Ｌ字型の内側を構成するバスバー２０が、箇所２６において、中央のバスバー１８と外側のバスバー１６の重ね合わせ構造を上側から乗り越えるようにして、接続箇所に伸びている。この付近では、バスバー２０は、板面（の法線）を鉛直方向に向けられ、その先端に設けられたボルト孔２０ａを通じて、所定の箇所にボルト締め固定される。また、中央のバスバー１８は、箇所２８において外側のバスバー１６を上側から乗り越えてＩＰＭ１２の接続箇所に伸び、先端のボルト孔１８ａを用いて固定される。さらに、外側のバスバー１６も先端部のボルト孔１６ａを通じて固定される。また、モータ１４の側にあっても、バスバー２０，１８，１６は、順次重ね合わせ構造から離れて、それぞれの先端のボルト孔２０ｂ、１８ｂ、１６ｂを通じてモータ１４の所定の箇所に固定される。
【００２０】
バスバーモジュール１０においては、各バスバー１６，１８，２０は両端部を除いて樹脂で被覆されており、互いに絶縁されていると共に、外部とも絶縁されている。すなわち、互いに重なる位置においては、重なりあう対向面間に樹脂が設けられて、各バスバー１６，１８，２０同士が絶縁されている。また、各バスバー１６，１８，２０が重ならない面も樹脂で覆われており、外部に対して絶縁されている。なお、この樹脂は、絶縁の役割の他に、全体を一体化させる役割も果たしている。
【００２１】
このバスバーモジュール１０は、２回に渡る樹脂の型成形を経て製造される点に特徴がある。図２から図５は、それぞれ、この型成形の典型な態様を示している。これらの図はどれも、図１のＡＡ’での断面を描いたものである。
【００２２】
図２は、バスバーモジュール３０の断面図であり、３本のバスバー１６，１８，２０、及び、その周りの第１樹脂３２と第２樹脂３４ａ，３４ｂが含まれている。このバスバーモジュール３０の製造段階では、まず一次型成形が行われ、中央のバスバー１８の全周囲が第１樹脂３２に被覆される。次に中央のバスバー１８及び第１樹脂３２が、両外側のバスバー１６，２０と重ね合わされて、二次型成形を受ける。その結果、外側のバスバー１６、２０の上下及び外側周囲は第２樹脂で被覆される。したがって、中央のバスバー１８と外側のバスバー１６，２０とは、第１樹脂によって絶縁される。また、３本のバスバー１６，１８，２０は、外部に対して、第１樹脂あるいは第２樹脂によって絶縁される。ただし、両端部分は、図１に示したように外部と電気的に接触される必要があり、樹脂による被覆を行わない。
【００２３】
一次型成形の後には、将来的に外側のバスバー１６，２０と重ね合わされる対向面部分の樹脂に対し、ボイド等の成形不良がないかどうかの検査が行われる。検査は、作業者の目視によって行われてもよいし、撮影した可視画像や赤外画像を画像処理することで行われてもよい。これらの検査は、バスバーモジュール３０の完成後には実施不可能である。また、検査は、Ｘ線画像を撮影し、樹脂の肉厚を測定するなどの解析を行うことで実施してもよい。この検査も、バスバーモジュール３０の完成後には実施困難である。このように、一次型成形の後で樹脂の被覆状況を検査することで、製品の品質向上を図ることができる。しかも、成形不良に対する安全値を考慮する必要がないので、一度の型成形で被覆を実施する場合に比べ、樹脂を薄くすることが可能となる。この結果、バスバーモジュール３０の軽量化及び小型化（省スペース化）を実現することができる。
【００２４】
図３は、バスバーモジュール４０の断面図であり、３本のバスバー１６，１８，２０、及び、その周りの第１樹脂４２と第２樹脂４４ａ，４４ｂが含まれている。このバスバーモジュール４０は、図２のバスバーモジュール３０とほぼ同様にして製造されるが、バスバー１６，２０の上部及び下部まで、第１樹脂が広がっている点が異なっている。このため、二次型成形に先立ってバスバー１６，２０をバスバー１８及び第１樹脂４２と重ね合わせる際に、位置決めを容易に行うことができる。すなわち、バスバーモジュール４０の第１樹脂には、バスバー１６，２０を位置決めするための（隙間に注目すれば）凹部、あるいは（上下の樹脂に注目すれば）凸部が設けられている。なお、位置決めは、第１樹脂の厚みがバスバー１６，２０の厚みより薄くても行うことができる。また、バスバーモジュール４０の長辺方向（他の位置での断面）に全て設ける必要はない。さらに、位置決めを行うための凹部あるいは凸部は、バスバー１６，２０の外郭を形づくるものでなくともよい。例えば、バスバー１６，２０の板面に、穴（へこみ）あるいは貫通孔を設け、これと係合する凸状突起部を第１樹脂に設けることも可能である。これにより、若干電気抵抗が増えるものの、位置決めは容易になる。
【００２５】
図４は、バスバーモジュール５０の断面図であり、３本のバスバー１６，１８，２０、及び、その周りの第１樹脂５２と第２樹脂５４ａ，５４ｂが含まれている。このバスバーモジュール５０は、図２のバスバーモジュール３０とほぼ同様にして製造されるが、中央のバスバー１８の上下に第１樹脂を厚くした突起部を設けている。このような突起部は、例えば、第１樹脂５２と第２樹脂５４ａ、及び、第１樹脂５２と第２樹脂５４ｂとで共に、万一接着不良があった場合に、バスバー１６とバスバー２０との縁面に沿った絶縁距離を伸ばす点で効果的である。したがって、突起部は必ずしも中央のバスバー１８の上下にある必要はなく、左右にずれていてもよい。
【００２６】
図５は、バスバーモジュール６０の断面図であり、３本のバスバー１６，１８，２０、及び、その周りの第１樹脂６２ａ，６２ｂと第２樹脂６４ａ，６４ｂ，６４ｃが含まれている。このバスバーモジュール６０は、図２のバスバーモジュール３０とほぼ同様にして製造されるが、中央のバスバー１８の上下が第１樹脂ではなく、第２樹脂６４ｂである点で異なっている。この第２樹脂６４ｂの部分は、一般に、両外側のバスバー１６，２０との絶縁においては問題とならない。しかも、二次型成形の実施後においても、目視検査等を実施することができる。したがって、必ずしも一次型成形において被覆する必要はない。
【００２７】
このバスバーモジュール６０の構成は、例えば図２のバスバーモジュール３０の構成に対し、部分的に導入することも可能である。すなわち、バスバーモジュール３０の一次型成形を実施する際には、バスバー１８を成形型のキャビティ内の空中に保持しなければならない。これは、例えば、樹脂で被覆しない両端部を支持することで実施できるが、安定性の観点からすれば中央付近も支持する方がよい。そこで、バスバー１８の中央付近の一部をバスバーモジュール６０のように一次型成形ではなく二次型成形で被覆することとすれば、一次型成形では当該部分を支持部として利用することが可能となる。
【００２８】
以上の図２から図５を用いた説明においては、図１の中でも構造が簡単なＡＡ’の部位を想定して説明した。しかし、構造が複雑な箇所についても、同様にして、前の説明事項を適用することができる。図６は、箇所２６のＢＢ’における断面図であり、３本のバスバー１６，１８，２０、及び、その周りの第１樹脂７２と第２樹脂７４ａ，７４ｂ，７４ｃが含まれている。ここでは、バスバー２０はバスバー１８と互いの（幅広の）板面を対向面としているだけでなく、その（幅広の）板面とバスバー１６，１８の上面も対向面の関係にある。したがって、中央のバスバー１８に対する一次型成形では、これらの各対向面の間を第１樹脂で型成形すればよい。これにより、一次型成形後に、同様の検査を行って絶縁を確認することができる。残る外表面は、二次型成形を行って第２樹脂７４ａ，７４ｂ，７４ｃで被覆すればよい。
【００２９】
なお、図１においては、この他に箇所２２ａ，２２ｂや箇所２４ａ，２４ｂなどの特異な部分を持つが、もちろん、これらについても本実施の形態を適用することができる。
【００３０】
以上の説明では、３本のバスバーからなるバスバーモジュールの例を示した。そして、３本であるにも拘わらず、わずか２回の型成形により確実な絶縁検査を経たバスバーモジュールを作成することができた。この構成は、もちろん、４本以上のバスバーからなるバスバーモジュールでも実現可能である。
【００３１】
図７は、順次重ねられた５本のバスバー１０２，１０４，１０６，１０８，１１０、及び、これらを取り囲む第１樹脂１１２、第２樹脂１１４、第３樹脂１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃからなるバスバーモジュール１００の鉛直断面図である。このバスバーモジュール１００の製造工程では、まず、バスバー１０４に対して一次型成形が行われ、第１樹脂が被覆される。したがって、両隣のバスバー１０２，１０６との間の絶縁状況を前に述べた目視等の検査で確認することができる。次に、バスバー１０８に対して二次型成形が行われ、第２樹脂が被覆される。したがって、両隣のバスバー１０６，１１０との間の絶縁状況を前に述べた目視等の検査で確認することができる。そして、バスバー１０４及び第１樹脂並びにバスバー１０８及び第２樹脂と、残るバスバー１０２，１０６，１１０とを所定の位置に配置して第３型成形を実施する。この結果、第３樹脂１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃによって残る外表面を覆われたバスバーモジュール１００が形成される。
【００３２】
図７に示した例では、５本のバスバーに対しては、わずか３回という効率的な型成形により、確実な絶縁検査を経たバスバーモジュールを作成した。ただし、本実施の形態の意図するところは、型成形回数の削減の追求だけにあるのではない。すなわち、型成形に技術的困難等が伴う場合には、この困難な型成形過程を、容易な型成形に分割するなど、総合的な効率判断のもとに工程を決定するのがよい。
【００３３】
図２から図７においては、バスバーの断面をどれも同形状に描いたが、それは本実施の形態における本質ではなく、互いに異なっていてもよい。また、樹脂の厚みをバスバーの厚みと同じに描いたが、これも本実施の形態における本質的な問題ではない。すなわち、樹脂の厚みは、絶縁を確保可能な厚みとすることが本質である。ただし、樹脂は絶縁以外に、各バスバーを一体化したバスバーモジュールとして固定する役割を担っている。固定は、バスバーと樹脂との接触部分が直接接着されることでも行われるし、第１樹脂と第２樹脂とが接着することでも行われる。いずれにしても、一般に樹脂と金属（バスバー）とは熱膨張率が異なるため、通電時の高温化（場合によっては非通電時の低温下）により、一体化を壊そうとする力が働く。したがって、樹脂にはこの力に耐えうる強度が必要であり、樹脂の厚みの決定はこの観点からも検討すべき場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るバスバーモジュールの斜視図である。
【図２】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【図３】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【図４】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【図５】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【図６】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【図７】バスバーモジュールの１例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ バスバーモジュール、１２ ＩＰＭ、１４ モータ、１６，１８，２０ バスバー、３０ バスバーモジュール、３２ 第１樹脂、３４ａ，３４ｂ 第２樹脂。

Claims (4)

1. ３本の板状のバスバーが、互いの対向面を樹脂により絶縁積層され、さらに全体の外表面を樹脂により絶縁されて、一体形成されたバスバーモジュールであって、
   中央のバスバーは、一次型成形によって少なくとも両外側のバスバーとの対向面を樹脂で被覆されており、
   この中央のバスバーと両外側のバスバーは、重ねて合わされてなされた二次型成形により全体の外表面を樹脂で被覆される、ことを特徴とするバスバーモジュール。
2. 請求項１に記載のバスバーモジュールであって、
   中央のバスバーを被覆する一次型成形の樹脂には、両外側のバスバーとの接触面に、これらの重ね合わせ位置を決める凸部または凹部が設けられる、ことを特徴とするバスバーモジュール。
3. 積層され一体化された３本の板状のバスバーからなるバスバーモジュールの製造方法であって、
   中央のバスバーに対し、少なくとも両外側のバスバーとの対向面を樹脂で被覆して絶縁する一次型成形ステップと、
   この中央のバスバーを両外側のバスバーと重ね合わせ、全体の外表面を樹脂で被覆して絶縁する二次型成形ステップと、
   を含む、ことを特徴とするバスバー製造方法。
4. 積層され一体化された複数の板状のバスバーからなるバスバーモジュールの製造方法であって、
   互いに重ね合わされるバスバーのうち、一方のバスバーの対向面を樹脂で被覆して絶縁する一次型成形ステップと、
   全てのバスバーを重ね合わせ、少なくとも樹脂で被覆されていない全体の外表面を被覆して絶縁する二次型成形ステップと、
   を含む、ことを特徴とするバスバー製造方法。

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